همرفت

شاید بارها برایتان اتفاق افتاده باشد که در یک روز بسیار سرد زمستان وقتی به خانه می‏رسید سریع بخاری را روشن کرده و از کنار بخاری تکان نمی‏خورید.

ولی بعد از مدتی به راحتی می‏توانید به جاهای مختلف خانه (اتاق) بروید و اصلاً احساس سرما نکنید. به عبارتی بعد از مدتی بخاری کل خانه (اتاق) را گرم کرده است.

 این کار چگونه صورت گرفته است؟ جهت حرکت هوا در اطراف بخاری خانگی (گرمکن) چگونه است؟

یا مواد غذایی داخل یخچال بر اثر چه پدیده‌ای سرد می‌شوند؟ جهت حرکت هوا در فضای داخل یخچال چگونه است؟

مطابق شکل زیر به دو سر یک شلنگ شفاف یک سه راهی وصل کنید. شلنگ را پر از آب کنید و مقداری پرمنگنات از قسمت باز سه راهی وارد کنید.

حال یک شمع روشن را در زیر قسمت سمت راست شلنگ (مطابق شکل) قرار دهید و حرکت پرمنگنات را بررسی کنید؟ حال شمع را زیر قسمت سمت چپ شلنگ قرار دهید، چه اتفاقی می‏افتد؟

برای پاسخ به سؤال بالا و بررسی آزمایش، توجّه شما را به مشاهده این فیلم جلب می‏کنیم.

برای دیدن فیلم کلیک کنید.

در تصویر زیر مقداری پرمنگنات در آب ریخته شده است. وقتی شعله در زیر ظرف گرفته می‌شود پرمنگنات چگونه در آب حل می‌شود؟ مسیر پرمنگنات نشان دهنده چیست؟

بنابراین همان طور که در عکس رو به‌ رو می‏بینید، می‏توان گفت که وقتی قسمتی از یک سیال (مایع، گاز) گرم شود، چگالی آن قسمت کم شده و به همین خاطر بالا می‏رود و قسمت سنگین‏تر (دارای چگالی بیشتر) جایگزین آن می‏شود.

این کار به طور مداوم انجام می‏گیرد و موقعی به اتمام می‏رسد که چگالی همه جا یکسان شود. به عبارتی همه جای سیال هم دما شود.

بنابراین یکی از راه های انتقال گرما (که در سیال ها اتفاق می‏افتد) این است که یک قسمت از سیال در اثر گرم شدن حرکت کرده و به جای دیگر می‌رود و بر اثر آن گرما را با خود حمل می‌کند. این نوع انتقال گرما را همرفت گویند.

از دید میکروسکوپیک می‏توان گفت که ذرّات و مولکول های یک سیال با گرم شدن به جای دیگر انتقال می‏یابند و انرژی گرمایی را با خود انتقال می‏دهند. به عبارتی این ذرّات دارای انرژی گرمایی (جنبش زیاد) هستند و  باعث گرم شدن جای دیگری که در آن قرار گرفته‏اند، می‏شوند.

همان طور که دیدید در طرفین ظرف هم دو لوله شیشه‌ای قرار دارد.

از یک عود روشن (تولید کننده دود) برای مشاهده مسیر دود استفاده می‌کنیم. حال به مسیر دود توجّه کنید. آیا می‌توانید جریان همرفتی را تشخیص دهید؟

پدیده مشابهی را می‌توان با یک ظرف شیشه ای، عود و شمع ترتیب داد. به نظر شما مسیر دود عود نشان دهنده چیست؟